CN116882775A - 一种钢铁行业碳资产管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢铁行业碳资产管理系统及方法，包括：能源管理系统、能源中间件服务器以及碳资产管理平台；能源管理系统用于对指标内容进行配置和对分类指标内容进行维护，并基于指标内容和分类指标内容对每日各个工序明细数据进行收集，同步到能源中间件服务器；能源中间件服务器用于与碳资产管理平台接口进行连通，并将每日各个工序明细数据同步到碳资产管理平台；碳资产管理平台用于创建数据模型、对碳排放因子库进行维护更新，并根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，并汇总在碳排指标库中，生成碳排报告以及发布到前端进行展示。本发明达到满足钢铁行业碳资产、碳足迹全面管理及碳分析的目的。
Description
技术领域
本发明涉及碳资产管理技术领域，具体涉及一种钢铁行业碳资产管理系统及方法。
背景技术
针对目前国家的双碳政策，已要求企业逐步开展实施覆盖全流程的碳排放监测与计量技术，并覆盖整个碳资产的全流程跟踪。而钢铁行业由于涉及洗煤、焦化、冶炼(含烧结和炼铁)、炼钢、轧钢、建材(含矿渣和制灰)、发电、物流八大工序，并且该八大工序存在大量碳排放，因此对钢铁行业进行碳排放监测与计量显得尤为重要。
针对上述的要求，各钢铁企业逐步建立了碳资产的搜集/碳排放监测核算/报告/核查体系(MRV)。
现阶段，碳资产的搜集/碳排放监测核算/报告/核查体系(MRV)存在以下问题缺陷和难点：
(1)准确性：目前结合钢铁联合企业的特点，手动报送过程存在数据误报、谎报，第三方核查机构专业水平参差不齐，导致核查数据质量不高；
(2)时效性：目前市场大多数产品都是数据导入和搜集录入，并未实现设备、工艺端的自动化采集，实时上传，存在延迟性，不能有效反映当前碳排放状况；
(3)经济性：对接第三方核查和企业内部进行碳排放数据的填报和梳理会花费较多成本；
(4)预判性：无法预判企业的碳排放改善空间及相应的改善措施，以实现科学、有效地节能减排。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种钢铁行业碳资产管理系统及方法，用于解决现有技术在对钢铁行业进行碳排放监测与计量时，存在的准确性、时效性、经济性不高以及预判性不足的技术问题，从而达到满足钢铁行业碳资产、碳足迹全面管理及碳分析的目的。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种钢铁行业碳资产管理系统，包括：
能源管理系统，用于对指标内容进行配置和对分类指标内容进行维护，并基于所述指标内容和所述分类指标内容对每日各个工序明细数据进行收集，同步到能源中间件服务器；
能源中间件服务器，用于与碳资产管理平台接口进行连通，并将同步过来的所述每日各个工序明细数据同步到所述碳资产管理平台；
碳资产管理平台，用于创建数据模型、对碳排放因子库进行维护更新，并根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，并基于所述数据模型将所述若干碳排数据汇总在碳排指标库中，根据汇总的碳排数据生成碳排报告以及发布到前端进行展示。
作为本发明优选的实施方式，在对指标内容进行配置时，包括：
对涉及计算内容的相关物料进行配置；
对涉及计算内容的排放因子单位进行配置；
对涉及计算内容的单位热值含碳量计量单位进行配置。
作为本发明优选的实施方式，在对分类指标内容进行维护时，包括：
对涉及行业计算的行业分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的公司分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的碳排大类分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的核查分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的碳排小类分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的工序分类指标内容进行维护。
作为本发明优选的实施方式，在与碳资产管理平台接口进行连通时，包括：
创建CloudConnector与所述碳资产管理平台的连接，得到一连接位置，并将所述连接位置增加到所述碳资产管理平台中。
作为本发明优选的实施方式，在将同步过来的所述每日各个工序明细数据同步到所述碳资产管理平台时，包括：
将同步过来的所述每日各个工序明细数据进行数据抽取；
按照工序、物料、来源编码规则创建主数据表，并将抽取的数据储存在所述主数据表内；
将所述主数据表内的数据进行年度日期转换、单位核对统一并换算、碳排大类和核查分类的归集后，同步到所述碳资产管理平台。
作为本发明优选的实施方式，在创建数据模型时，所述数据模型包括：发电厂CO2排放量数据模型、焦化CO2排放量数据模型、型钢CO2排放量数据模型、钢铁/焦化/发电低位发热量模型、产量表汇总模型、集团CO2e总排放量数据模型、公司净消耗量/产量数据模型、焦化净消耗量/产量数据模型、低位发热值原始表模型、钢铁/焦化/发电行业排放因子模型、型钢净消耗量/产量数据模型。
作为本发明优选的实施方式，在对碳排放因子库进行维护更新时，包括：
对涉及计算的主要物料的碳排放类型、物料编码、单位热值含碳量计量单位、时间相关、排放因子参数、单位热值含碳量、燃料碳氧化率、含碳量、参考计算排放因子以及实际计算排放因子进行维护更新；
其中，所述主要物料包括：焦炉煤气、高炉煤气、柴油、汽油、焦炭、无烟煤、转炉煤气。
作为本发明优选的实施方式，在得到若干碳排数据时，包括：
根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到企业的温室气体排放总量，具体如公式1所示：
式中，代表企业CO2排放总量，单位为吨(tCO2)；E燃烧代表企业所有净消耗化石燃料燃烧活动产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；E过程代表企业工业生产过程产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；E电和热代表企业净购入电力和净购入热力产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；R固碳代表企业固碳产品隐含的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；
根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到化石燃料燃烧排放量，具体如公式2、公式3以及公式4所示：
ADi＝NCVi×FCi×10-6 (3)；
式中，E燃烧代表企业净消耗化石燃料燃烧产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，ADi代表第i种化石燃料的活动水平，单位为太焦(TJ)；EFi代表第i种燃料的排放因子，单位为吨/太焦(tCO2/TJ)；NCVi代表第i种化石燃料的平均低位发热值，单位为千焦/千克(KJ/KG)；FCi代表第i种化石燃料的消耗量，单位为吨(tCO2)，CCi代表第i种化石燃料的单位热值含碳量，单位为吨/太焦(tCO2/TJ)；OFi代表第i种化石燃料的碳氧化率，单位为百分比(％)；
根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到工业生产过程排放量，具体如公式5、公式6、公式7以及公式8所示：
E过程＝E溶剂+E电极+E原料 (5)；
E电极＝P电极×EF电极 (7)；
式中，E溶剂代表熔剂消耗产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，E电极代表电极消耗产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，E原料代表外购生铁、铁合金、直接还原铁等其他含碳原料消耗而产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，Pi代表第i种熔剂的净消耗量，单位为吨(t)；EFi代表第i种熔剂的CO2排放因子，单位为吨(tCO2/t)，P电极代表电炉炼钢及精炼炉等消耗的电极量，单位为吨(t)；EF电极代表电炉炼钢及精炼炉等所消耗电极的CO2排放因子，单位为吨(tCO2/t)；Mi代表第i种含碳原料的购入量，单位为(t)。
作为本发明优选的实施方式，在根据汇总的碳排数据生成碳排报告时，包括：
对同步过来的所述每日各个工序明细数据同步抽取模型数据，并根据抽取的模型数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，将所述若干碳排数据在相关的数据模型中自动汇总后，生成相应的碳排报告。
作为本发明优选的实施方式，在根据汇总的碳排数据发布到前端进行展示时，包括：
通过热力图直观展示各园区的碳排放状况，并通过所述热力图的放大缩小功能，细化到企事业单位的碳排放状况；
通过柱状图对各个工序排放源的数据对比分析进行展示；
通过柱状图对各个公司的碳排放排名进行展示；
通过柱状图对各个工序的碳排放排名进行展示；
利用所述碳资产管理平台的数据预测功能展示碳排放轨迹及预实偏差；
利用所述碳资产管理平台的数据分析功能展示碳排放同期比；
交互式展示各区域的碳排放轨迹和同期比。
一种钢铁行业碳资产管理方法，包括以下步骤：
通过能源管理系统对指标内容进行配置和对分类指标内容进行维护，并基于所述指标内容和所述分类指标内容对每日各个工序明细数据进行收集，同步到能源中间件服务器；
通过所述能源中间件服务器接收所述能源管理系统同步过来的所述每日各个工序明细数据，并与碳资产管理平台接口进行连通，将同步过来的所述每日各个工序明细数据同步到所述碳资产管理平台；
通过所述碳资产管理平台创建数据模型、对碳排放因子库进行维护更新，并根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，并基于所述数据模型将所述若干碳排数据汇总在碳排指标库中，根据汇总的碳排数据生成碳排报告以及发布到前端进行展示。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明根据钢铁企业的业务及生产工序，通过对能源管理系统接口，将工业生产过程中与碳排放相关的能源消耗数据整合至碳资产管理平台中，实现能源系统数据的自动抽取、上载及数据的逻辑处理计算，在碳资产管理平台编制企业碳排放报告，以满足企业碳资产管理的分析需求；
(2)本发明通过采集并统计涉及企业的碳排放量，建立碳排放数据管理体系和信息平台，并监测追踪碳排放的强度，实现企业内部各级单位碳排放精益化管控，实现园区及企业碳资产管理，实现企业碳排放减排目标并将减排指标分解至企业各个生产运营环节；
(3)本发明通过选择产品框架SAPAnalyticsCloud(SAC)-SAP分析云平台，不同于普通架构碳相关产品与系统，可以快速实施部署并能实现数据共享及数据流程和数据操作等功能，并在云平台的基础上进行碳资产、碳足迹的功能开发，从而满足钢铁行业碳资产、碳足迹全面管理及碳分析；
(4)本发明针对钢铁行业主营业务领域内的洗煤、焦化、冶炼(含烧结和炼铁)、炼钢、轧钢、建材(含矿渣和制灰)、发电、物流八大工序碳排放内容进行系统的建设和应用，从而提升碳资产管理在企业双碳战略的决策能力；
(5)本发明旨在搭建园区或企业统一的碳资产管理系统，实现碳资产管理管理的信息化、数字化和智能化，有效发挥碳资源合理利用对园区及企业战略的支撑作用，从工序层面对全产业链的碳排活动提出要求，优化产品碳含量，优化工艺路线，碳减排回收利用，从企业自身脱碳行动为起点，实现企业“双碳”目标，为经济社会绿色低碳发展提供平台数据支撑。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1-是本发明实施例的钢铁行业碳资产管理系统示意图；
图2-是本发明实施例的碳值和碳流定义图；
图3-是本发明实施例的钢铁/焦化/发电行业排放因子表的系统界面图；
图4-是本发明实施例的碳排放因子库内容示意图；
图5-是本发明实施例的数据操作界面图；
图6-是本发明实施例的企业的温室气体排放总量数据操作过程图；
图7-是本发明实施例的钢铁企业的碳核算示意图；
图8-是本发明实施例的碳排放报告页面图；
图9-是本发明实施例的碳排放报告内容示意图；
图10-是本发明实施例的企业工业园区内碳排放总览图；
图11-是本发明实施例的工序示例图；
图12-是本发明实施例的工序工艺流程图；
图13-是本发明实施例的工业园区内各厂区碳足迹追踪图；
图14-是本发明实施例的焦化工序设备碳排放足迹追踪图；
图15-是本发明实施例的各公司单位产品碳排放量及产量图。
附图标号说明：1、能源管理系统；2、能源中间件服务器；3、碳资产管理平台。
具体实施方式
本发明所提供的钢铁行业碳资产管理系统，如图1所示，包括：能源管理系统1、能源中间件服务器2以及碳资产管理平台3。
能源管理系统1用于对指标内容进行配置和对分类指标内容进行维护，并基于指标内容和分类指标内容对每日各个工序明细数据进行收集，同步到能源中间件服务器2；
能源中间件服务器2用于与碳资产管理平台3接口进行连通，并将同步过来的每日各个工序明细数据同步到碳资产管理平台3；
碳资产管理平台3用于创建数据模型、对碳排放因子库进行维护更新，并根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，并基于数据模型将若干碳排数据汇总在碳排指标库中，根据汇总的碳排数据生成碳排报告以及发布到前端进行展示。
本发明的创新点在于：引入“碳值”和“碳流”参与园区企业碳管理，其中，“碳值”的定义及其创新意义见图2，“碳流”的定义及其创新意义见图2，本发明还引入“区域行业联合碳排放指标库”和“企业实际碳排数据”两个关键数值，上述两个关键数值所取得的作用同样见图2。
进一步地，在对指标内容进行配置时，包括：
对涉及计算内容的相关物料进行配置；
对涉及计算内容的排放因子单位进行配置；
对涉及计算内容的单位热值含碳量计量单位进行配置。
具体地，涉及计算内容的相关物料具体如表1所示：
表1相关物料表
涉及计算内容的排放因子单位，具体如表2所示：
表2排放因子单位表
| 成员ID | 说明 |
| tCO2e/GJ | |
| tCO2e/MWh | |
| tCO2e/t |
涉及计算内容的单位热值含碳量计量单位，具体如表3所示：
表3 单位热值含碳量计量单位表
| 成员ID | 说明 |
| tC/TJ |
进一步地，在对分类指标内容进行维护时，包括：
对涉及行业计算的行业分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的公司分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的碳排大类分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的核查分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的碳排小类分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的工序分类指标内容进行维护。
具体地，涉及行业计算的行业分类指标内容，具体如表4所示：
表4 行业分类指标内容表
| 成员ID | 说明 |
| 01 | 发电 |
| 02 | 钢铁 |
| 03 | 焦化 |
涉及行业计算的公司分类指标内容，具体如表5所示：
表5 公司分类指标内容表
涉及行业计算的碳排大类分类指标内容，具体如表6所示：
表6 碳排大类分类指标内容表
| 成员ID | 说明 |
| CE01 | 直接排放 |
| CE02 | 间接排放 |
| CE03 | 原材料及运输环节的排放 |
涉及行业计算的核查分类指标内容，具体如表7所示：
表7 核查分类指标内容表
| 成员ID | 说明 |
| CC01 | 化石燃料燃烧排放 |
| CC02 | 净购入热力隐含的排放 |
| CC03 | 净购入电力隐含的排放 |
| CC04 | 固碳产品隐含的排放 |
| CC05 | 工业生产过程排放 |
| CC06 | CO2回收利用 |
| CC07 | 脱硫过程排放量 |
涉及行业计算的碳排小类分类指标内容，具体如表8所示：
表8 碳排小类分类指标内容表
涉及行业计算的工序分类指标内容，具体如表9所示：
表9工序分类指标内容表
进一步地，在与碳资产管理平台3接口进行连通时，包括：
创建CloudConnector与碳资产管理平台3的连接，得到一连接位置，并将连接位置增加到碳资产管理平台3中。
碳资产管理平台3接口支持不同数据系统及平台的接口，可接入能源管理系统1，具体见表10。
表10平台接口功能表
进一步地，在将同步过来的每日各个工序明细数据同步到碳资产管理平台3时，包括：
将同步过来的每日各个工序明细数据进行数据抽取；
按照工序、物料、来源编码规则创建主数据表，并将抽取的数据储存在主数据表内；
将主数据表内的数据进行年度日期转换、单位核对统一并换算、碳排大类和核查分类的归集后，同步到碳资产管理平台3。
其中，数据抽取具体为：抽取小时数据和天数据。小时数据：每小时抽取一次，每次取前一个小时的数据，由于数据不会变化所以直接做增量，在凌晨0-1点之前将前一天的数据进行清空。天数据：每天抽取一次，取前七天数据(可设置)，做数据对比，存在同样的进行更新，不存在进行新增(不会存在删除的数据)。主数据表增加预留字段，便于后续对主数据表进行拓展。
进一步地，在创建数据模型时，数据模型包括：发电厂CO2排放量数据模型、焦化CO2排放量数据模型、型钢CO2排放量数据模型、钢铁/焦化/发电低位发热量模型、产量表汇总模型、集团CO2e总排放量数据模型、公司净消耗量/产量数据模型、焦化净消耗量/产量数据模型、低位发热值原始表模型、钢铁/焦化/发电行业排放因子模型、型钢净消耗量/产量数据模型。
具体地，创建的数据模型，具体如表11所示：
表11数据模型表
低位发热值原始表，具体如表12所示：
表12低位发热值原始表
集团CO2e总排放量数据，具体如表13所示：
表13集团CO2e总排放量数据表
焦化CO2排放量数据，具体如表14所示：
表14焦化CO2排放量数据表
钢铁/焦化/发电低位发热量，具体如表15所示：
表15 钢铁/焦化/发电低位发热量表
| 映射目标 | 说明 | 属性ID |
| Company | 公司编码 | 维ID |
| WorkingProcedure | 工序编码 | 维ID |
| CarbonType | 碳排大类编码 | 维ID |
| Date | Date | Date |
| CheckType | 核查分类编码 | 维ID |
| Type | 碳排小类编码 | 维ID |
| Material | 物料编码 | 维ID |
| Genset | 发电机组 | 维ID |
| Unit | 物料单位 | 维ID |
| EF_Unit | 排放因子单位 | 维ID |
| AD_Unit | 活动水平单位 | 维ID |
| NCV_Unit | 低位发热量单位 | 维ID |
| Data | 产量/消耗量 | FC |
| Month_NCV | 月低位发热量 | Month_NCV |
型钢CO2排放量数据，具体如表16所示：
表16 型钢CO2排放量数据表
产量表数据汇总，具体如表17所示：
表17产量表数据汇总表
钢铁/焦化/发电行业排放因子，具体如表18所示：
表18钢铁/焦化/发电行业排放因子表
钢铁/焦化/发电行业排放因子表的系统界面见图3。能源系统能耗数据，具体如表19所示：
表19 能源系统能耗数据表
| 映射目标 | 说明 | 属性ID |
| Company | 公司编码 | 维ID |
| WorkingProcedure | 工序编码 | 维ID |
| CarbonType | 碳排大类编码 | 维ID |
| Date | Date | Date |
| CheckType | 核查分类编码 | 维ID |
| Type | 碳排小类编码 | 维ID |
| Material | 物料编码 | 维ID |
| Genset | 发电机组 | 维ID |
| Unit | 物料单位 | 维ID |
| EF_Unit | 排放因子单位 | 维ID |
| AD_Unit | 活动水平单位 | 维ID |
| Flag | 标记 | Flag |
| FC | 物料消耗量 | FC |
| AD | 活动水平 | AD |
| EF | 排放因子 | EF |
| CarbonContent | 含碳量 | EI |
| E | CO2碳排量 | E |
| OF | 碳氧化率 | OF |
| CC | 单位热值含碳量 | CC |
进一步地，在对碳排放因子库进行维护更新时，包括：
对涉及计算的主要物料的碳排放类型、物料编码、单位热值含碳量计量单位、时间相关、排放因子参数、单位热值含碳量、燃料碳氧化率、含碳量、参考计算排放因子、实际计算排放因子，见图4。
碳排放因子库的功能，具体如表20所示：
表20碳排放因子库功能表
其中，主要物料包括：焦炉煤气、高炉煤气、柴油、汽油、焦炭、无烟煤、转炉煤气。
具体地，涉及计算的主要物料，具体如表21所示：
表21涉及计算的主要物料表
进一步地，进行数据操作时，可以在计划数据之上创建任何必要的操作。数据操作可用于创建和填充计划数据或预测数据，在模型的各个部分之间复制数据，见图5，或创建更复杂的转换。
进一步地，在得到若干碳排数据时，包括：
根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到企业的温室气体排放总量，具体过程，如图6所示，包括：
确定核算方法、确定核算边界、识别排放源、收集活动水平数据、选择和获取排放因子数据、分别计算各排放源的排放量以及汇总计算企业碳排放量。钢铁企业的碳核算示意图见图7。
汇总计算企业碳排放量，具体如公式1所示：
式中，代表企业CO2排放总量，单位为吨(tCO2)；E燃烧代表企业所有净消耗化石燃料燃烧活动产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；E过程代表企业工业生产过程产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；E电和热代表企业净购入电力和净购入热力产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；R固碳代表企业固碳产品隐含的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；
根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到化石燃料燃烧排放量，具体如公式2、公式3以及公式4所示：
ADi＝NCVi×FCi (3)；
式中，E燃烧代表企业净消耗化石燃料燃烧产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，ADi代表第i种化石燃料的活动水平，单位为太焦(TJ)；EFi代表第i种燃料的排放因子，单位为吨/太焦(tCO2/TJ)；NCVi代表第i种化石燃料的平均低位发热值，单位为千焦/千克(KJ/KG)；FCi代表第i种化石燃料的消耗量，单位为吨(tCO2)，CCi代表第i种化石燃料的单位热值含碳量，单位为吨/太焦(tCO2/TJ)；OFi代表第i种化石燃料的碳氧化率，单位为百分比(％)；
根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到工业生产过程排放量，具体如公式5、公式6、公式7以及公式8所示：
E过程＝E溶剂+E电极+E原料 (5)；
E电极＝P电极×EF电极 (7)；
式中，E溶剂代表熔剂消耗产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，E电极代表电极消耗产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，E原料代表外购生铁、铁合金、直接还原铁等其他含碳原料消耗而产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，Pi代表第i种熔剂的净消耗量，单位为吨(t)；EFi代表第i种熔剂的CO2排放因子，单位为吨(tCO2/t)，P电极代表电炉炼钢及精炼炉等消耗的电极量，单位为吨(t)；EF电极代表电炉炼钢及精炼炉等所消耗电极的CO2排放因子，单位为吨(tCO2/t)；Mi代表第i种含碳原料的购入量，单位为(t)。
根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到焦化企业CO2排放数据，具体如公式9所示：
式中，EGHG代表焦化企业CO2排放总量，单位为吨(tCO2)；代表焦化企业所有净消耗化石燃料燃烧活动产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；代表焦化企业工业生产过程产生的CO2排放总量，单位为吨(tCO2)；代表焦化企业的CO2回收利用量，单位为吨(tCO2)；代表焦化企业净购入电力隐含的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；代表焦化企业净购入热力隐含的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；
根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到炼焦过程CO2排放数据，具体如公式10所示：
式中，r代表炼焦原料种类，PMr代表进入到焦炉炭化室的炼焦原料r(包括炼焦洗精煤、沥青、石油焦、其它配料等)的质量，单位为吨(tCO2)；CCr代表炼焦原料r的含碳量，单位为吨(tCO2)；COK代表焦炉产出的焦炭量，单位为吨(tCO2)；CCCOK代表焦炭的含碳量，单位为吨(tCO2)；COG代表净化回收的焦炉煤气量，单位为万Nm3；CCCOG代表焦炉煤气的含碳量，单位为吨(tCO2)；P代表炼焦副产品的种类；BYP代表煤气净化过程中回收的各类型副产品p，如煤焦油、粗(轻)苯等的产量，单位为吨；CCP代表副产品p的含碳量，单位为吨(tCO2)；
根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到净购入电力和热力隐含的CO2排放数据，具体如公式11、12和13所示：
E电和热＝AD电力×EF电力+AD热力×EF热力 (13)；
式中，AD电力代表企业净购入电量，单位为兆瓦时(MWh)；EF电力代表电力的CO2排放因子，单位分别为吨/兆瓦时(tCO2/MWh)；AD热力代表企业净购入热力量，单位分别为百万千焦(GJ)；EF热力代表热力的CO2排放因子，单位分别为吨/百万千焦(tCO2/GJ)；
根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到固碳产品隐含的排放数据，具体如公式14所示：
式中，AD固碳代表第i种固碳产品的产量，单位为吨(t)；EF固碳代表第i种固碳产品的CO2排放因子，单位为吨(tCO2/t)。
计算集团碳排总量：
步骤1、判断不同园区集团的不同企业模型，其中包括(所属物料、所属行业、所属工序、所属排放类型、所属物料活动水平数据及排放因子)，
参照以下计算公式：
计算焦化活动水平/排放量、计算电力活动水平、计算净购入热力活动水平、计算各工序汇总CO2排放量、计算电极活动水平、计算化石燃料活动水平；计算产出低压蒸汽/炼钢/炼铁/型钢/高线/制灰/矿渣消耗蒸汽。
步骤2计算集团碳排总量：
计算焦化活动水平/排放量：
步骤1、判断园区焦化的数据模型包括(焦化行业、所属工序、所属物料、所属排放类型、所属物料活动水平数据及排放因子)：
计算焦化活动水平/排放量、计算焦化电力活动水平、计算焦化净购入热力活动水平、计算焦化电极活动水平、计算焦化化石燃料活动水平、计算焦炉煤气CO2回收量。
参照以下计算公式：
步骤2计算焦化企业碳排总量：
冶炼及炼钢等其他工序：
步骤1、判断园区冶炼的数据模型包括(钢铁行业、所属工序、所属物料、所属排放类型、所属物料活动水平数据及排放因子)：
计算炼钢过程中的活动水平/排放量、计算炼钢过程中的电力活动水平、计算炼钢过程中的净购入热力活动水平、计算炼钢过程中的电极活动水平、计算炼钢过程中的化石燃料活动水平、计算产品固碳CO2。
参照以下计算公式：
步骤2计算炼钢过程中产生的碳排总量：
进一步地，在根据汇总的碳排数据生成碳排报告时，包括：
对同步过来的每日各个工序明细数据同步抽取模型数据，并根据抽取的模型数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，将若干碳排数据在相关的数据模型中自动汇总后，生成相应的碳排报告。
碳排放报告页面，如图8所示。其中的数据以文字表格形式进行展示，如图9所示。
碳排放报告的功能，具体见表22所示：
表22碳排放报告的功能表
具体地，碳核查是指依据国家有关法律、法规和标准，检验和评价控排企业监测和报告的碳排放数据是否符合相关技术规范、技术指南或者标准要求，并形成核定文件的过程。是实现碳配额和碳交易的重要环节。本发明通过碳资产管理平台3，并依据碳核查的政策法规，完善碳排放相关内容，根据汇总的碳排数据自动形成相应的碳排放报告，从而提高工作效率以及数据准确度。
参照国家版本的法律法规：
《中国独立焦化企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》
《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》
《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》
《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》
《中国化工生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》
《钢铁生产企业2019年温室气体排放报告补充数据表》
《2011年和2012年中国华北区域电网平均二氧化碳排放因子》
进一步地，在根据汇总的碳排数据发布到前端进行展示时，包括：
通过热力图直观展示各园区的碳排放状况，并通过热力图的放大缩小功能，细化到企事业单位的碳排放状况；
通过柱状图对各个工序排放源的数据对比分析进行展示；
通过柱状图对各个公司的碳排放排名进行展示；
通过柱状图对各个工序的碳排放排名进行展示；
利用碳资产管理平台3的数据预测功能展示碳排放轨迹及预实偏差；
利用碳资产管理平台3的数据分析功能展示碳排放同期比；
交互式展示各区域的碳排放轨迹和同期比。
具体地，碳资产管理平台3选择产品框架SAPAnalyticsCloud(SAC)-SAP分析云平台，不同于普通架构碳相关产品与系统，本发明可以快速实施部署并能实现数据共享及数据流程和数据操作等功能。
本发明从钢铁企业相关生产流程工序、工艺进行调研分析，并从三个层面进行平台构建，包括：园区及企业层面全景碳排放管理要求、公司层面的碳排放管理要求、生产工序层面碳排放管理要求。
园区整体碳排放：从园区层面汇总各项类别及时间段的碳排放总量，并进行总额、同环比分析展示。
各公司碳排放：从园区各公司维度汇总各产品、各类别产生的碳排放量，并进行总额、同环比、差额的分析展示。
生产工序碳排放：从不同产品生产工序角度按照工序汇总各步骤碳排放量，并进行总额、按照生产工序的排放量及碳排物料工序占比分析展示。
本发明根据碳因子库以及业务数据参与计算，计算出集团及工序的碳排放量，并通过不同的图表进行数据分析。
图10是本发明的企业工业园区内碳排放总览图，图11是本发明的工序示例图，图12是本发明的工序工艺流程图。
以企业工业园区内碳排放总览图为例：
左半部分从上至下第一展示模块为排放类别分析，为八个排放类型。八个排放类型分为直接排放(净消耗化石燃料燃烧产生的排放、溶剂消耗产生的排放、外购含碳原料消耗产生的排放、电极消耗产生的排放、炼焦过程的CO2排放)、间接排放(购买电力和热力隐含排放、固碳产品隐含的排放)和原材料及运输环节的排放(包括交通造成的碳排放)的碳排放量的柱状图。第二展示模块为主要工序流程中属于直接排放的碳排放量的柱状图展示。第三展示模块为八大主要工序流程中属于间接排放的碳排放量的柱状图展示。
右半部分从上至下，上半部分别展示各碳排类型在同一日期维度下碳排放量的排名条形图(可直观显示排放类型之间碳排放量对比)、主要工序及不同公司主体下在同一日期维度下碳排放量的排名(可直观显示工序之间碳排放量对比)，下半部展示八个主要工序的不同日期维度的碳排放量的柱形复合图，可直观显示工序在不同年度或月度之间的碳排放量对比情况，通过跳转到工序详细页面可以对每个工段的碳排放进行详细趋势对比分析，如图11和图12所示。
企业工业园区内碳排放总览：具有可识别和可监控的功能。可识别：以热力图展示碳排放产生源头，可追溯至源头工厂。可监控：对比年度配额消耗情况，实时了解消耗进展。
如图13所示，工业园区内各厂区碳足迹追踪：
(1)园区及企业各公司碳排量占比分析，各公司占整个园区及企业碳排放的比重，不同企业的碳排放同环比情况；
(2)各工序(焦化)点击查看工序碳排量；
(3)工序点击进入可看到物料投入产出情况；
(4)各公司按碳排小类对比分析；
(5)焦化先进值：设计产量*先进值能耗*2.72(折算一吨标煤产生的CO2排放)。
图14为焦化工序设备碳排放足迹追踪图。图15为各公司单位产品碳排放量及产量图。
本发明所提供的钢铁行业碳资产管理方法，包括以下步骤：
通过能源管理系统1对指标内容进行配置和对分类指标内容进行维护，并基于指标内容和分类指标内容对每日各个工序明细数据进行收集，同步到能源中间件服务器2；
通过能源中间件服务器2接收能源管理系统1同步过来的每日各个工序明细数据，并与碳资产管理平台3接口进行连通，将同步过来的每日各个工序明细数据同步到碳资产管理平台3；
通过碳资产管理平台3创建数据模型、对碳排放因子库进行维护更新，并根据每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，并基于数据模型将若干碳排数据汇总在碳排指标库中，根据汇总的碳排数据生成碳排报告以及发布到前端进行展示。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，包括：
能源管理系统，用于对指标内容进行配置和对分类指标内容进行维护，并基于所述指标内容和所述分类指标内容对每日各个工序明细数据进行收集，同步到能源中间件服务器；
能源中间件服务器，用于与碳资产管理平台接口进行连通，并将同步过来的所述每日各个工序明细数据同步到所述碳资产管理平台；
碳资产管理平台，用于创建数据模型、对碳排放因子库进行维护更新，并根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，并基于所述数据模型将所述若干碳排数据汇总在碳排指标库中，根据汇总的碳排数据生成碳排报告以及发布到前端进行展示。
2.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在对指标内容进行配置时，包括：
对涉及计算内容的相关物料进行配置；
对涉及计算内容的排放因子单位进行配置；
对涉及计算内容的单位热值含碳量计量单位进行配置。
3.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在对分类指标内容进行维护时，包括：
对涉及行业计算的行业分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的公司分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的碳排大类分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的核查分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的碳排小类分类指标内容进行维护；
对涉及行业计算的工序分类指标内容进行维护。
4.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在与碳资产管理平台接口进行连通时，包括：
创建CloudConnector与所述碳资产管理平台的连接，得到一连接位置，并将所述连接位置增加到所述碳资产管理平台中。
5.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在将同步过来的所述每日各个工序明细数据同步到所述碳资产管理平台时，包括：
将同步过来的所述每日各个工序明细数据进行数据抽取；
按照工序、物料、来源编码规则创建主数据表，并将抽取的数据储存在所述主数据表内；
将所述主数据表内的数据进行年度日期转换、单位核对统一并换算、碳排大类和核查分类的归集后，同步到所述碳资产管理平台。
6.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在创建数据模型时，所述数据模型包括：发电厂CO2排放量数据模型、焦化CO2排放量数据模型、型钢CO2排放量数据模型、钢铁/焦化/发电低位发热量模型、产量表汇总模型、集团CO2e总排放量数据模型、公司净消耗量/产量数据模型、焦化净消耗量/产量数据模型、低位发热值原始表模型、钢铁/焦化/发电行业排放因子模型、型钢净消耗量/产量数据模型。
7.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在对碳排放因子库进行维护更新时，包括：
对涉及计算的主要物料的碳排放类型、物料编码、单位热值含碳量计量单位、时间相关、排放因子参数、单位热值含碳量、燃料碳氧化率、含碳量、参考计算排放因子以及实际计算排放因子进行维护更新；
其中，所述主要物料包括：焦炉煤气、高炉煤气、柴油、汽油、焦炭、无烟煤、转炉煤气。
8.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在得到若干碳排数据时，包括：
根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到企业的温室气体排放总量，具体过程包括：确定核算方法、确定核算边界、识别排放源、收集活动水平数据、选择和获取排放因子数据、分别计算各排放源的排放量以及汇总计算企业碳排放量，所述汇总计算企业碳排放量，具体如公式1所示：
式中，代表企业CO2排放总量，单位为吨(tCO2)；E燃烧代表企业所有净消耗化石燃料燃烧活动产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；E过程代表企业工业生产过程产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；E电和热代表企业净购入电力和净购入热力产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；R固碳代表企业固碳产品隐含的CO2排放量，单位为吨(tCO2)；
根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到化石燃料燃烧排放量，具体如公式2、公式3以及公式4所示：
ADi＝NCVi×FCi×10-6(3)；
式中，E燃烧代表企业净消耗化石燃料燃烧产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，ADi代表第i种化石燃料的活动水平，单位为太焦(TJ)；EFi代表第i种燃料的排放因子，单位为吨/太焦(tCO2/TJ)；NCVi代表第i种化石燃料的平均低位发热值，单位为千焦/千克(KJ/KG)；FCi代表第i种化石燃料的消耗量，单位为吨(tCO2)，CCi代表第i种化石燃料的单位热值含碳量，单位为吨/太焦(tCO2/TJ)；OFi代表第i种化石燃料的碳氧化率，单位为百分比(％)；
根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作得到工业生产过程排放量，具体如公式5、公式6、公式7以及公式8所示：
E过程＝E溶剂+E电极+E原料 (5)；
E电极＝P电极×EF电极 (7)；
式中，E溶剂代表熔剂消耗产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，E电极代表电极消耗产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，E原料代表外购生铁、铁合金、直接还原铁等其他含碳原料消耗而产生的CO2排放量，单位为吨(tCO2)，Pi代表第i种熔剂的净消耗量，单位为吨(t)；EFi代表第i种熔剂的CO2排放因子，单位为吨(tCO2/t)，P电极代表电炉炼钢及精炼炉等消耗的电极量，单位为吨(t)；EF电极代表电炉炼钢及精炼炉等所消耗电极的CO2排放因子，单位为吨(tCO2/t)；Mi代表第i种含碳原料的购入量，单位为(t)。
9.根据权利要求1所述的钢铁行业碳资产管理系统，其特征在于，在根据汇总的碳排数据发布到前端进行展示时，包括：
通过热力图直观展示各园区的碳排放状况，并通过所述热力图的放大缩小功能，细化到企事业单位的碳排放状况；
通过柱状图对各个工序排放源的数据对比分析进行展示；
通过柱状图对各个公司的碳排放排名进行展示；
通过柱状图对各个工序的碳排放排名进行展示；
利用所述碳资产管理平台的数据预测功能展示碳排放轨迹及预实偏差；
利用所述碳资产管理平台的数据分析功能展示碳排放同期比；
交互式展示各区域的碳排放轨迹和同期比。
10.一种钢铁行业碳资产管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过能源管理系统对指标内容进行配置和对分类指标内容进行维护，并基于所述指标内容和所述分类指标内容对每日各个工序明细数据进行收集，同步到能源中间件服务器；
通过所述能源中间件服务器接收所述能源管理系统同步过来的所述每日各个工序明细数据，并与碳资产管理平台接口进行连通，将同步过来的所述每日各个工序明细数据同步到所述碳资产管理平台；
通过所述碳资产管理平台创建数据模型、对碳排放因子库进行维护更新，并根据所述每日各个工序明细数据和更新后的碳排放因子库进行数据操作，得到若干碳排数据，并基于所述数据模型将所述若干碳排数据汇总在碳排指标库中，根据汇总的碳排数据生成碳排报告以及发布到前端进行展示。
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